中國儲能網(wǎng)訊：11月10-11日，由湖南省能源局指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的“第三屆全國電源側(cè)儲能技術(shù)及應(yīng)用高層研討會”在長沙華天酒店召開。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計院、系統(tǒng)集成商等領(lǐng)域的400余人參加了本次研討會。
會議期間，浙江高泰昊能科技有限公司董事長張偉峰分享了主題報告《BMS對儲能系統(tǒng)價值最大化的影響》。中國儲能網(wǎng)對其演講內(nèi)容進行了梳理，并在此分享給大家，供大家學(xué)習(xí)、交流。演講內(nèi)容如下：
張偉峰：今天和大家一起探討B(tài)MS系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)的價值關(guān)系或者說是對他的影響。
首先簡單介紹一下高泰昊能，我們是成立2010年9月，這10年里面只做鋰電池的管理，我們在行業(yè)里面目前是在三個細(xì)分行業(yè)，儲能、電動汽車、智能鋰電，都是圍繞電池管理做細(xì)。
這是公司的簡單的情況，包括汽車行業(yè)的品質(zhì)管理體系，16949和一些專利的技術(shù)。
現(xiàn)在簡單分析儲能系統(tǒng)價值的簡單計算，剛才馮總分析系統(tǒng)的投資價值，我們是做設(shè)備，也要關(guān)心整個系統(tǒng)的投資，產(chǎn)業(yè)鏈真正的循環(huán)起來，真正有現(xiàn)金流，我們整個行業(yè)才是可持續(xù)發(fā)展，作為設(shè)備廠家來講，最重要是如何保證系統(tǒng)在安全可靠、長期可運行，長期可以制造出價值，這是我們作為底層設(shè)備供應(yīng)商的價值所在。
系統(tǒng)產(chǎn)出價值是初始投資成本，要減去系統(tǒng)運營成本和安全成本，安全成本很大的問題在于他不是一成不變的，他是隨著時間變化的，就像剛才數(shù)字孿生一樣的，所有東西系統(tǒng)是活的，是動態(tài)發(fā)展的，所以要有一種手段和方法評價和預(yù)測，所以我們整個行業(yè)內(nèi)不管是學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界都在往這個方向努力。
安全成本最大的風(fēng)險點是隨著時間增加而增加，要有手段去識別。
再細(xì)化一點，產(chǎn)出價值里面是希望系統(tǒng)能運行十年甚至二十年，這是我們的目標(biāo)，而且運行的時間剛才也講了運行時間越長，整個系統(tǒng)，器件的損傷、老化都會產(chǎn)生一些后果，這些后果在系統(tǒng)里面能不能識別，如果不能識別的話就可能產(chǎn)生安全成本，這個安全成本很可能是我們不太恰當(dāng)?shù)谋扔魇切列量嗫嗷氐浇夥徘傲?，你整個的系統(tǒng)毀于一旦。所以安全成本等于0，這是我們追求的目標(biāo)。
運營成本，這也是不可小覷的，投資回報的角度，大家都有投資模型，這個模型做一些運營的假設(shè)，運營假設(shè)前提取決于系統(tǒng)里面的各個零部件的質(zhì)量，他的安全性和可靠性以及長期的可靠性。還包括這個過程當(dāng)中，電池本身的潛力能不能充分的挖掘出來，充分的把壽命延長。
儲能系統(tǒng)作為底層的核心要求有三個部分，安全、可靠、低成本。
安全，目前可以分為三個層面的劃分，故障診斷，這是最基礎(chǔ)層面，有故障必須要知道；安全診斷，不一定體現(xiàn)出故障，但是可能有安全的問題；安全控制，出現(xiàn)安全問題怎么控制，涉及到系統(tǒng)的安全成本，一句話是防范于未然。
可靠，是指長期不間斷的工作。穩(wěn)定執(zhí)行應(yīng)有的功能，延長使命壽命，如果延長不了，要及時更換，不影響運營。
低成本，初始成本和運營成本和安全成本。
談到安全，安全的標(biāo)準(zhǔn)，目前來講，IEC61508是20年前提出的工業(yè)界的安全標(biāo)準(zhǔn)，是普適的標(biāo)準(zhǔn)，提供了一些概念和方法論，他不針對特別的行業(yè)，只是針對工業(yè)界，原理性的東西。針對不同的行業(yè)，基本上針對汽車工業(yè)、航空工業(yè)、醫(yī)療器械工業(yè)，都有細(xì)分的安全的標(biāo)準(zhǔn)，比如說跟我們儲能系統(tǒng)里面比較接近的是汽車工業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)ISO26262，針對特定行業(yè)的具體的落實。那么從26262的角度來講，如果我們出現(xiàn)的安全的事項帶來的后果極其嚴(yán)重的話，安全功能的級別來講會按ASILC。
安全目標(biāo)，為了定義安全，什么是安全，26262里面有基本的定義，單點故障，整個系統(tǒng)里面只要發(fā)生一個點的故障，整個系統(tǒng)就出現(xiàn)了故障，并且會影響安全目標(biāo)；如果兩個故障同時發(fā)生，才可能出現(xiàn)影響，這是雙點故障。儲能系統(tǒng)最高級別的安全目標(biāo)，系統(tǒng)不能起火，從最高點的目標(biāo)不斷的往下細(xì)分，電子系統(tǒng)不能起火，PCS不能起火、匯流柜不能起火。這是一層層的架構(gòu)，核心的方法是什么，就是識別并且消除單點故障，雙點故障同時出現(xiàn)的概率非常小，要想完全控制他，所需要的成本非常高，大部分情況下只要把所有的可能存在的單點故障識別出來，就可以證明自己達到多少的ASIL級別。
這是基本的所謂安全等級示意圖，三個維度來定義的，暴露度、嚴(yán)重度、可控度，映射到儲能系統(tǒng)里面是無人值守的，一旦發(fā)生導(dǎo)致安全問題的故障，人是沒有辦法直接干預(yù)，控制度比較小，同時一旦起火之后損失是非常嚴(yán)重的，所以按照表格來講，至少要對應(yīng)C3和S3，也就是對應(yīng)ASILC/D。
案例一，這是常見的三層架構(gòu)的電池簇，這是KM1，斷流器，如果發(fā)生黏連無法斷開，但是要有效的診斷，你得做一些安全的控制，如果說控制不了，或者說根本無法診斷的話，QF1是常閉狀態(tài)的，無法有效斷開，電池很有可能處于不安全的持續(xù)充電狀態(tài)。
案例二，主動均衡的案例，現(xiàn)在大家常見的做法是在電池端有一個開關(guān)矩陣，主要的目的是為了做復(fù)用，存在的風(fēng)險點是這個開關(guān)會失效，失效怎么辦？會有什么后果？假設(shè)像這種K2發(fā)生黏連，無法斷開，也無法檢測，如果做檢測的話成本非常高，如果選擇其中的一個電池進行均衡，但是這時候另外一個電池開關(guān)已經(jīng)黏連了，這兩個電池之間相互發(fā)生了短路，短路的風(fēng)險是比較大的，輕則板子燒了，重則電池引爆。
案例三，這是整個系統(tǒng)上面的安全怎么來防范系統(tǒng)的著火，也就是剛才說的26262的方法，一層層的進行分解，比如說要想辦法，單個電芯失效并且著火，首先不把他變成單點故障，就是單個電芯起火，也不能導(dǎo)致系統(tǒng)起火。這就對電芯和PACK提出要求，比如說及時的滅火，通過聯(lián)動，各個設(shè)備廠家相互的共同的提高和探討這方面有很多文章可以做。
這是可靠性方面的介紹，先過了，主要的概念是FIT值，就是多少個devciehours的情況下有失效，很經(jīng)典的可靠性評價體系。
安全可靠的實現(xiàn)途徑，原理上來講有哪些，哪些可以遵循，簡單來講原則，我覺得主要分為四各方面，設(shè)計方面、測試方面、生產(chǎn)方面、運營方面。
設(shè)計方面，我們要依靠嚴(yán)格的開發(fā)流程和質(zhì)量體系，遵循軟件開發(fā)的過程，比如說ASPICE，這是非常嚴(yán)格的軟件開發(fā)流程，功能安全標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量管理體系。通過這幾個來控制開發(fā)過程，同時在你具體的設(shè)計上面選型、車規(guī)級器件、冗余、溫度控制、EMS等等都是常規(guī)的技術(shù)手段，但是不要有僥幸心理，因為我們一般來講所有的器件都是會失效，不要認(rèn)為工作5年不失效，都是會失效，只是時間長短的問題。
測試方面，從整個開發(fā)過程來講，單元測試到系統(tǒng)測試，模型仿真、臺架驗證等等，一系列的測試是保證你產(chǎn)品是長期可靠的一種基本手段。
生產(chǎn)方面，最重要是要有高端的自動化生產(chǎn)，測試覆蓋率的完整性，進行高溫老化的出廠測試，解決早期老化的問題。
運營方面，智能化的故障診斷，安全診斷和控制，大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。為什么電池系統(tǒng)比較難，因為是活的系統(tǒng)，是隨著時間在變，每個個體的差異性比較大。
這是車規(guī)級產(chǎn)品開發(fā)的V型產(chǎn)品開發(fā)流程，不展開說了。
簡單看一下，加速老化測試這是可靠性測試的一種手段，這種是臺架自動回歸測試，我們自己開發(fā)的一個臺架測試，針對不同的項目在計算機上做自動化測試的軟件，會把每個需求都設(shè)置好。
這是測試，包括EMC和電芯的標(biāo)定和系統(tǒng)實驗室。
簡單的比較整車和儲能，我們公司也做整車，所以這個方面對車和儲能這兩個有共同點和差異點簡單的對比，車上三層架構(gòu)，典型的車的電子架構(gòu)示意圖，這是儲能典型的示意圖。根據(jù)對這兩個系統(tǒng)的理解對比可以簡單來看，對于要求，大部分都是重疊的，只是說有一些個別的地方，比如說儲能里面他的溫度點的采集要多一點，同時他的串?dāng)?shù)大一點，儲能里面也有好處，抗振動要求沒有，工作環(huán)境的溫度相對可控，不像汽車上面-40度到105度，工況比較復(fù)雜，儲能上規(guī)則還是比較確定的，是特定規(guī)則的。儲能上的標(biāo)準(zhǔn)化是比較好做的，汽車上不同的車型標(biāo)準(zhǔn)化很難做。
通過這兩個典型的應(yīng)用，汽車和儲能的典型應(yīng)用可以簡單的歸納，也就是利用汽車級電池管理的要求，或者說按照16949和ISO26262的思想的指導(dǎo)下進行儲能系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計，可以在方法論上達到安全可靠的目標(biāo)。
低成本等于運營效率提高，這個不多說了。
BMS功能的分層介紹一下，這是我們把BMS整體的功能進行分層的表達。最底層是安全可靠的硬件設(shè)計和生產(chǎn)測試，中間是狀態(tài)的獲取或者是直接測量數(shù)據(jù)的獲取，中間是狀態(tài)的評估和分析，上面是整體的運行策略控制，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)系統(tǒng)功能，根據(jù)安全性的策略，包括剛才說的這種電池的活的狀態(tài)的跟蹤識別，來進行一些控制。
這里簡單介紹下均衡的方案?，F(xiàn)在大家講的比較多，尤其是對于儲能來講，均衡普遍的是被動均衡和主動均衡，被動均衡都知道初始成本比較低，最大的缺點是均衡能力相對弱一點，電芯質(zhì)量一致性提高，被動均衡也是可以用的。主動均衡可以有較大的均衡能力，但是這里面有個問題是剛才也講了主動均衡要避免失效，失效帶來的安全風(fēng)險。這塊我們現(xiàn)在高泰昊能所做的主動均衡的方案，就是每個電芯平均在2A的主動均衡能力，不做復(fù)用的，因為涉及到安全風(fēng)險，另外的優(yōu)點是沒有瓶頸，每一個電芯都可以同時又2A的均衡能力，這樣的話，均衡的速度和效率就很高。
我們的產(chǎn)品線，分為儲能、電動汽車、智能鋰電。高泰昊能致力做能源和信息技術(shù)領(lǐng)域可信賴的產(chǎn)品和服務(wù)的平臺供應(yīng)商。
我的分享就到這里，謝謝大家。
